تم تقديم هذا الفيديو لك من قبل جميع رعاتي العظماء في Patreon.com/mattferrell
لدينا عدد سكان العالم المتوقع أن ينمو بمقدار 1.2 مليار شخص في غضون 15 عامًا ، إلى
جانب الطلب المتزايد على اللحوم والبيض ومنتجات الألبان ، والتي تستوعب أكثر من 70 ٪ من المياه العذبة
للمحاصيل ، بالإضافة إلى الطلب على الكهرباء الذي ينمو بوتيرة أسرع من النمو السكاني ... ماذا
يفترض بنا أن نفعل حيال كل ذلك؟ حسنًا ، يمكننا الجمع بين اثنين من الأشياء المفضلة لدي: التكنولوجيا
والطعام. كلاهما اتهمت بهما. ولكن ، هل يمكن أن يكون الجمع بين الألواح الشمسية
والزراعة حلاً قابلاً للتطبيق لجميع هذه المشاكل؟ دعونا نلقي نظرة فاحصة على كهربة
محاصيلنا ... وليس كهربة المحاصيل حرفيًا ... لا تهتم ... دعونا نلقي نظرة فاحصة على إضافة
الطاقة الشمسية إلى أرضنا الزراعية بالإضافة إلى بعض الفوائد الجانبية ... والتحديات ... التي تخلقها.
أنا مات فيريل ... مرحبًا بكم في مقرر.
تكمن مشكلة الألواح الشمسية في أنها تحتاج إلى مساحة كبيرة لتوليد كميات كبيرة من
الكهرباء. تجمع Agrivoltaics أو APV باختصار ، بين الزراعة وتوليد الكهرباء
عن طريق الزراعة تحت مظلة من الألواح الشمسية ... وهناك بعض الأمثلة الحديثة المثيرة للاهتمام حقًا
التي تقدم حالة مقنعة ، ولكن قبل الدخول في ذلك من الجيد فهم
التحديات المتعلقة بالطاقة الشمسية الحدائق بشكل عام وبعض الحلول التي تم تطويرها.
كانت حدائق الطاقة الشمسية في المناطق الريفية موجودة منذ ما يقرب من عقدين. تكمن المشكلة الرئيسية في
هذا النوع من التركيبات الشمسية في أنه لا يمكن استخدام الأرض الموجودة أسفل الألواح ،
ويرجع ذلك أساسًا إلى المساحات الصغيرة بين صفوف الألواح التي ليست كبيرة
بما يكفي لمرور المعدات الزراعية الحديثة.
من الممكن تحويل حديقة شمسية نموذجية إلى استخدام مزدوج للأرض عندما
يتم تخصيصها كمنطقة معيشة لرعي الماشية الصغيرة مثل الدجاج
والأوز والأغنام ، وكذلك لتربية النحل.
هذه الحيوانات مفيدة للمزارع الشمسية لأنها تقلل من تكلفة
الحفاظ على نمو الغطاء النباتي ولا تشكل أي خطر على
الألواح نفسها. لا يمكن قول الشيء نفسه عن شيء أكبر قليلاً مثل الخنازير أو الماعز أو
الخيول أو الماشية ... إنها حقيقة معروفة أن الماشية تكره الألواح الشمسية.
عندما يتم السماح بمساحة أكبر بين صفوف الألواح الشمسية ، يمكن زراعة المحاصيل هناك.
ومع ذلك ، لا تزال المساحة الموجودة أسفل الألواح غير قابلة للاستخدام وتحتاج إلى الصيانة.
يعتبر هذا استخدامًا متناوبًا للأرض بدلاً من الاستخدام المزدوج للأرض نظرًا لوجود
مساحات من الأرض واحدة أو أخرى ... وليست الطاقة الشمسية والمحاصيل في
نفس الوقت. سيتم تظليل الأرض الواقعة بين الصفوف خلال بعض ساعات اليوم ،
مما يعني أنك تقوم بتغيير خصائص الأرض وأنواع المحاصيل التي يمكن زراعتها.
إذن ماذا لو بدأنا في التحرك عموديًا باستخدام الألواح الشمسية؟ هذا هو المكان الذي نبدأ فيه في
الحصول على بعض البدائل المثيرة للاهتمام لمنشآت نمط الحدائق الشمسية المثبتة على الأرض.
يسمح استخدام وحدات ثنائية الاتجاه مثبتة رأسياً بمزيد من الأراضي الصالحة للزراعة. وإذا كنت لا تعرف ما
هي الألواح الشمسية ثنائية الطور ، فيمكنهم جمع الطاقة الشمسية من كلا جانبي اللوحة.
سيعمل هذا النوع من التركيبات بشكل جيد بشكل خاص في المناطق التي تعاني من تآكل الرياح ،
نظرًا لأن الهياكل تقلل من سرعة الرياح والتي يمكن أن تساعد في حماية الأرض والمحاصيل المزروعة هناك.
يمكن للألواح ثنائية الوجه أيضًا أن تولد طاقة أكبر لكل متر مربع من
الألواح التقليدية ذات الوجه الواحد ولا تتطلب أي أجزاء متحركة.
ثم هناك أيضًا خيار تركيب الألواح على ركائز متينة ،
مما يسمح للآلات الزراعية بالمرور تحتها.
في هذا التصميم ، يجب أن تحافظ على خلوص معين بين الصفوف لحماية الركائز
من الماكينة ، لذلك هناك خسارة متواضعة في سطح الأرض الصالحة للزراعة ... عادةً 3-10٪.
العديد من الاختلافات حول هذا الموضوع قيد البحث النشط حاليًا. بدلاً من تركيب اللوحة الثابتة ،
يمكن تركيب الألواح بالمشغلات ، مما يسمح للألواح بالإمالة في اتجاه واحد أو اتجاهين ،
مما يسمح بتحسين الطاقة الشمسية ونمو النبات.
يمكن أن يكون هذا مهمًا بشكل خاص خلال المراحل الأولى من نمو بعض المحاصيل.
ولكن ماذا عن زراعة المحاصيل ... تحت ... الألواح المرتفعة؟
كنت تعتقد أن الألواح الشمسية التي تلقي بظلالها على النباتات سيكون أمرًا سيئًا ، لكن الطريقة التي
يعمل بها التمثيل الضوئي تجعل الأمور مثيرة للاهتمام. تنمو النباتات كتلتها من ثاني أكسيد الكربون بمساعدة
ضوء الشمس. إنها تنمو فعليًا من الهواء ... ولكن ... لا يمكن تحويل كل ضوء الشمس المتاح
إلى كتلة حيوية. بعد عتبة معينة ، تسمى نقطة تشبع الضوء ، لا تستطيع النباتات
امتصاص المزيد من الطاقة ، لذا فهي بحاجة إلى التخلص من تلك الطاقة الزائدة عن طريق تبخير الماء.
إذا بالغنا في تبسيط هذا ، فيمكننا تقسيم النباتات إلى مجموعتين: نباتات "سآخذ
ضوءًا متضخمًا" و "هل يمكنني طلب الضوء من قائمة الأطفال". هذه المجموعة ،
التي تسمى نباتات الظل ، مفيدة بشكل خاص مع الألواح الشمسية ،
حيث من الواضح أن الألواح تحجب بعض ضوء الشمس المتاح.
الآن يشار إلى نباتات الشمس أحيانًا على أنها نباتات لا تتحمل الظل ،
مما يجعلها تبدو وكأنها هزات. هذه تسمية خاطئة طفيفة ، لأن هذه النباتات
تتطلب ضوء الشمس أكثر من نباتات الظل ولكن يمكن أن تعاني أيضًا من الكثير من ضوء الشمس.
عندما يصل أي نبات إلى حده الأدنى ، يمكن أن يعاني من "حروق الشمس" والإجهاد الحراري ،
مثلي تمامًا ، مما يتسبب في زيادة تبخر الماء ... مثلي تمامًا.
وفقًا لتقرير صادر عن معهد فراونهوفر الألماني للطاقة الشمسية ، يمكن زراعة جميع المحاصيل تقريبًا
تحت الألواح الشمسية ، ولكن قد يكون هناك بعض الخسارة في الغلة خلال المواسم الأقل مشمسًا
للنباتات المتعطشة للشمس. في مشروع RESOLA الذي تم إجراؤه بين عامي 2016 و 2018 في منطقة بحيرة
كونستانس الألمانية أو بودينسي كما يسميها الألمان ، أظهروا أنه خلال عام `` رطب
وبارد نسبيًا ' ' في عام 2016 ، كانت غلة محاصيل APV أقل بنسبة 25 ٪ من غير -المجال المرجعي الشمسي ،
ولكن في عامي 2017 و 2018 ، تجاوزت غلة محاصيل APV المجال المرجعي.
هذه علامة على أن APV يمكن أن يغير قواعد اللعبة في المناطق الحارة والجافة.
لا يزال مقدار الخبرة في مجال الزراعة الفلطية محدودًا إلى حد ما ، وكانت النجاحات الكبيرة
بشكل أساسي مع المحاصيل التي تتحمل الظل مثل الخس والسبانخ والبطاطس والطماطم.
وهو ما يقودنا إلى بعض الأمثلة الواعدة الفائقة التي
تقدم حجة مقنعة للخلايا الزراعية.
ولكن قبل أن أصل إلى ذلك ، أريد أن أقدم صيحة سريعة لراعي اليوم ... أنا!
على محمل الجد ، تأكد من مراجعة البودكاست الخاص بي بناءً على تعليقاتك وتعليقاتك
على مقاطع الفيديو هذه ، لا يزال يتعين تحديدها ، والتي يمكنك العثور عليها في جميع خدمات البودكاست الرئيسية الموجودة
هناك أو على موقع stilltbd.fm ، بالإضافة إلى مقطع فيديو نسخة هنا على موقع يوتيوب. سأضع جميع الروابط
في الوصف. إنها طريقة ممتعة لمواصلة النقاش حول هذه المواضيع.
دعنا ننتقل إلى هولندا. رغم صغر حجمها ،
فهي ثاني أكبر مصدر للمواد الغذائية في العالم!
بدأت شركة "GroenLeven" ، وهي شركة تابعة لمجموعة BayWa ، التي يقع مقرها الرئيسي في ميونيخ
بألمانيا ، العديد من المشاريع التجريبية مع مزارعي الفاكهة المحليين. يقع أكبر موقع لهم
في قرية Babberich في شرق هولندا ، بالقرب من الحدود الألمانية ،
في مزرعة توت كبيرة تبلغ مساحتها 4 هكتارات ، والتي تبلغ مساحتها حوالي 10 أفدنة لمن هم ليسوا على نظام متري.
لقد قاموا بتحويل 3 هكتارات إلى مزرعة فلطائية زراعية بسعة 2 ميغاواط. تم ترك الجزء المتبقي
في بيئة زراعية تقليدية. توت العليق هي فاكهة هشة تتحمل الظل وتزرع عادة
في صفوف مغطاة بالبلاستيك للمساعدة في حمايتها من العناصر وضمان إنتاجية عالية.
في هذا المشروع ، تتم زراعة نباتات التوت مباشرة تحت الألواح الشمسية ، والتي تم
وضعها في صفوف متناوبة تواجه الشرق والغرب. يؤدي هذا إلى زيادة إنتاجية الطاقة الشمسية ، ولكنه يحمي النباتات
أيضًا من الرياح السائدة. لقد اختبروا الألواح الشمسية التقليدية في هذا المشروع ، لكنهم
أزالوا الكثير من ضوء الشمس المتاح ، لذلك تحولوا إلى الألواح ذات التباعد الأكبر
بين الخلايا الشمسية للسماح بمرور المزيد من الضوء. كانت كمية ونوعية الثمار المنتجة تحت
الألواح مماثلة أو أفضل للفاكهة المنتجة تحت الأنفاق البلاستيكية التقليدية.
كانت إحدى الفوائد الكبيرة للمزارع هي مقدار العمل الذي تم توفيره من إدارة الأنفاق البلاستيكية ،
والتي تتلف بسهولة بسبب البرد وعواصف الصيف.
في هذه الحالات ، قد تصبح الثمار غير قابلة للبيع بسبب التلف ،
ولكن لا يزال يتعين حصادها على أي حال. خلال العواصف الصيفية الماضية ، لم تتضرر
الثمار الموجودة تحت الألواح ، بينما تم إتلاف المحصول من الحقل المرجعي.
فرق كبير آخر بين حقل الاختبار argrivolatic والمجال المرجعي: كانت درجة الحرارة
أكثر برودة بعدة درجات تحت الألواح الشمسية. ليس فقط هو أكثر متعة لعمال المزرعة ،
ولكنه يقلل أيضًا من كمية مياه الري بنسبة 50 ٪ مقارنة بالحقل المرجعي.
والأكثر برودة هو كيفية تأثير المحاصيل على الألواح الشمسية. إن المحاصيل ومحدودية تبخرها
للمياه تحافظ في الواقع على برودة الألواح. في الواقع ، لا تحب الألواح الشمسية أن تكون ساخنة ، لأنها
تقلل من كفاءتها في استخدام الطاقة ؛ كلما كانت اللوحة أكثر برودة ، زادت الطاقة التي ستوفرها.
وبناءً على ذلك ، يبدو أن الزراعة الفلطية هي استراتيجية رابحة. إذا أردنا
تحويل حتى جزء بسيط من استخدامنا الحالي للأراضي الزراعية إلى خلايا زراعية ، فيمكن تلبية
جزء كبير من احتياجاتنا من الطاقة… بسهولة. ومع الفوائد الإضافية المتمثلة في تقليل
استهلاك المياه ، يمكن أن تكون الخلايا الزراعية أيضًا عاملاً في تغيير قواعد اللعبة في المناطق الحارة والجافة من العالم.
إذن ما الذي يمنعنا من طرح هذا النظام ثنائي الغرض والذي يغير قواعد اللعبة على
نطاق واسع؟ ما الفائدة؟ إنتاج الطاقة لعبة كرة مختلفة عن الزراعة ،
والتي يمكن أن تبطئ المزارعين من تبني التكنولوجيا.
لكن العوائق الفعلية للأسف ... عادية ... وبعضها محبط.
إنه يتلخص في التأثير غير الموجود في الفناء الخلفي (NIMBY) والبيروقراطية والسوق الحرة.
لذلك دعونا نبدأ مع حشد NIMBY. لا تلقى جميع حلول الطاقة المتجددة استقبالًا
حارًا. من الواضح أن أفضل مثال على ذلك هو مشهد وأصوات توربينات الرياح العملاقة في
محيط منزلك. أدى رد المجتمع من سكان مقاطعة رينو في كانساس إلى
مقتل مزرعة رياح مقترحة لشركة NextEra Energy Inc. في الزراعة أيضًا ،
هناك أمثلة حيث مكنت القوانين الحالية من بناء مصانع غاز حيوي عملاقة لم تكن دائمًا
موضع ترحيب من قبل المجتمعات المحلية. بغض النظر عن السبب وراء الغضب المجتمعي والمقاومة ،
فإن هذا النوع من ردود الفعل هو الذي أدى إلى قتل أو تأخير العديد من المشاريع ،
فضلاً عن جعل العديد من الحكومات المحلية تخجل من دفعها إلى الأمام.
لذلك من أجل منع المجتمعات من التحول ضد الخلايا الزراعية ، من المهم التحكم في انتشارها ،
وخاصة الخلايا الزراعية الزائفة (ممارسة لبناء مزارع شمسية كبيرة
تحت ستار الزراعة). من أجل حماية
مصالح الناس ، فهي تساعد على بناء الدعم المجتمعي ، وهو أمر ضروري.
يوصي معهد فراونهوفر بما يلي:
1. يجب نشر الخلايا الزراعية بشكل أساسي حيث يمكن تحقيق تأثيرات تآزرية ،
على سبيل المثال عن طريق تقليل الطلب على المياه لإنتاج المحاصيل.
و ... 2. للحفاظ على الدعم المحلي المناسب ، يفضل تشغيل الأنظمة الفلطائية الزراعية
من قبل المزارع المحلية أو تعاونيات الطاقة أو المستثمرين الإقليميين.
مع وضع هذه الإرشادات في الاعتبار ، يمكن تقليل
مقاومة المجتمع ضد الخلايا الزراعية إلى الحد الأدنى.
بعد ذلك ، يمكن للقواعد واللوائح والبيروقراطية أن تعيقها أيضًا
، والتي تختلف من بلد إلى آخر أو حتى من مدينة إلى أخرى.
"كجزء من سياسته الزراعية ، يمنح الاتحاد الأوروبي مدفوعات مباشرة للأراضي المستخدمة في الزراعة
بشكل أساسي . لذا ، فإن السؤال المهم هو ما إذا كانت الأراضي الزراعية تفقد أهليتها
للحصول على الدعم المالي بسبب استخدام الخلايا الفلطائية الزراعية [….] ... ما إذا كانت الأرض
تُستخدم في الغالب للأغراض الزراعية أمر حاسم هنا ”.
في الاتحاد الأوروبي ، تُعتبر الأنظمة الزراعية الفولتية عادةً هياكل مادية من
حيث قوانين تنظيم البناء ، لذا فهي تحتاج إلى تصريح بناء. في ألمانيا على سبيل المثال ،
عادة ما يكون محظورًا في المناطق الريفية إلا إذا كان لا يتعارض مع قائمة المصالح العامة.
ومع ذلك ، فإن Agrivoltaics ليست مدرجة في قائمة المصالح العامة حتى الآن.
أخيرًا ، وربما الأهم هو السوق الحرة ، والتي يسهل عليك الالتفاف
حولها لأن الأمر كله يتعلق بالتكاليف والاستثمار. تمامًا مثل وضع الطاقة الشمسية في منزلك ،
فإن العدد الكبير الذي يجب النظر إليه هو التكلفة لكل كيلو وات ساعة. نظرًا لأن الطاقة الشمسية الكهروضوئية لا
تنتج قدرًا كبيرًا من الطاقة لكل متر مربع مقارنةً بمنتزه الطاقة الشمسية التقليدي ،
علاوة على تكاليف البناء ، يمكن أن تكون التكلفة لكل كيلو وات في الساعة أعلى بنسبة 10-20٪.
وهناك سؤال كبير حول من يملك الألواح الشمسية. في المثال الهولندي ، لم يكن
المزارع هو المستثمر أو المالك للمنشأة. إن رغبة المزارع في المشاركة كلها تنبع من
تجنب الآثار السلبية على غلة المحاصيل وانخفاض تكاليف التشغيل من
الألواح الشمسية. في هذه الحالة ، كان مالك المصفوفة الشمسية قادرًا على إثبات تلك الفوائد.
وجد معهد فراونهوفر أن المزارعين يرغبون فقط في الانخراط في مشروع إذا
لم ينخفض غلة المحاصيل أبدًا عن 80٪ من الحقل المرجعي ، ولكن ... هذا فقط إذا كان المزارع يمتلك
مجموعة الطاقة الشمسية. ذلك لأن المزارع يمكنه تعويض النقص في المحاصيل من الطاقة المنتجة.
لكن هذا يثير أيضًا السؤال ، إذا كانوا يمتلكون المصفوفة ، فكيف سيحسنون
الألواح الشمسية ... لإنتاج الطاقة الشمسية أو لإنتاج المحاصيل؟ لتحقيق أعلى إنتاج للطاقة لكل
متر مربع ، تربح الحدائق الشمسية. للحصول على أعلى إنتاج مضمون للمحاصيل ، تفوز الزراعة المخصصة
. كل ذلك يتعلق بالتكاليف والاستثمارات. بدون تدخل الحكومة من خلال الإعانات
أو ضمانات الأسعار ، قد لا تحظى الخلايا الزراعية بفرصة ضد مبادرات الطاقة الشمسية الأخرى.
Agrivoltaics هو مفهوم واعد للغاية لديه القدرة على قتل عصفورين بحجر واحد:
مساعدة إمداداتنا الغذائية وتحويلنا إلى مصدر طاقة أنظف.
تأتي الفائدة الرئيسية من حقيقة أن الألواح الشمسية رائعة في تقليل انبعاثات غازات الدفيئة ،
دون التضحية بالأراضي الصالحة للزراعة. خاصة إذا تمكنا من تحويل الأرض التي يتم استخدامها
حاليًا لزراعة محاصيل الوقود الحيوي ، مثل مزارع زيت النخيل والذرة ، إلى أرض لإنتاج واستهلاك الغذاء البشري الفعلي
... أو حتى إعادة التحريج ، فسيكون ذلك مكسبًا كبيرًا! إن النظر إلى الصورة الكبيرة
وتحديد المكان الذي نريد أن نذهب إليه يمكن أن يساعدنا في إيجاد طرق للتغلب على الصعوبات على طول الطريق.
أنشأ Dave Borlace في قناة "Just Have A Think" على YouTube مقطع فيديو
تمهيديًا مذهلاً حول مفهوم الزراعة الفلطية أيضًا ، لذا تأكد من مشاهدة هذا الفيديو أيضًا. لكن ما
رأيك؟ هل يجب أن نحاول استخدام الخلايا الزراعية في كل مكان؟ هل هناك أي أمثلة أخرى للطاقة
المتجددة ذات الاستخدام المزدوج تعرفها؟ القفز إلى التعليقات واسمحوا لي أن أعرف. وشكرًا خاصًا
لمنتج Patreon Rob van der Wouw على كل ما قدمه من مساعدة في تجميع هذا السيناريو معًا.
شكرا لك روب. وشكرًا لجميع رعاتي للمساعدة في جعل مقاطع الفيديو هذه ممكنة.
إذا أعجبك هذا الفيديو ، فتأكد من مراجعة أحد الفيديوهات التي قمت بربطها هنا.
تأكد من الاشتراك واضغط على جرس الإشعارات إذا كنت تعتقد أنني فزت به.
شكرًا جزيلاً على المشاهدة وسأراكم في المرة القادمة.